Aerotech 针对光纤对准应用设计了精密运动平台,例如 FiberMax控制工程网版权所有,它是提升现代光纤和硅光对准效率的关键部件。然而高精度的平台仅仅是整个光纤对准系统的一部分。提高对准运动效率的控制软件具有和硬件同样的重要性CONTROL ENGINEERING China版权所有,更高的对准效率意味着更好的产品质量和更高的产能。
Aerotech 的 A3200 软件集成了六种硅光搜索算法供用户选择,针对不同的应用模型和系统,客户可以选择相对应的算法。他们分别是 Hill Climb,
Spiral Rough, Spiral Fine, Fast Align, Geo Center 和 Centroid。如图 1 所示
CONTROL ENGINEERING China版权所有,打开 A3200 里面的 Configuration manager/Task/Fiber 可以 找到:
图 1 Aerotech 的六种光纤算法
按照硅光对准系统的轴数来分,可以分为单轴对准,双轴,三轴以及三到六轴
对准算法。
按照搜索算法的功能,可分为初始光搜索算法和峰值搜索算法。其中 Spiral Rough 属于螺旋式搜 索算法,它一般用于找到初始光,Spiral Fine 和 Spiral Rough 算法比较类似,不过它既是初始光 搜索算法又属于峰值算法。Geo Center 和 Centroid 分别是两轴和三轴的峰值搜光算法,而 Fast Align 适用于两轴到六轴的峰值算法。
当
应用场景不同和或者硅光能量分布特点不同时,可以选择相对应的搜光算法,比如图 2 所示
CONTROL ENGINEERING China版权所有,当光能量近似于平板分布时,最大值可能是某一个区域而不是某一个位置,用户最关心的 是进入到最大值区间的中心,并不注重最大值的某个点,这时候 GEO Center 也许是一种很好的 搜索方式,它可以由用户指定在某一区域进行"弓"字形扫描或者进行"田"字形扫描,同时可 以限定扫描的横向及纵向扫描区间及每一步的距离,扫描结束后会停在整个光能量的几何中心位 置。在实际应用中光能量是高斯分布更为常见,这时 Fast Align 也许就会比其它算法更快找到峰 值。Fast Alignment 属于一种迭代算法,它可以定义参与搜索轴的数量,第一步的搜索方向和步 距,迭代搜索次数,饱和阈值
www.cechina.cn,误差范围, 轴的搜素限位等参数,它适用于能量为高斯分布的 特征,搜光轴通过每次运动后获取的能量与前值比较,找到光能量逐步变大的方向,搜索到设定 值,或者到搜索次数完成后停止。
图2 不同类型的能量分布
做一个典型的实例演示,当光斑能量为高斯分布,搜光系统从完全没有光能量的位置搜索 到最大值,可以选择 Aerotech 的组合搜光算法,即先用 Spiral Rough 找到初始光,再在这个基础 上运行 Fast Align 搜索峰值位置。
1. Spiral Rough 找到初始光,程序如下:
图 3 展示了 Spiral Rough 的 2D
运动轨迹,这种算法又称之为螺旋搜光算法
www.cechina.cn,能帮助用户 快速准确地找到初始光。
图 3 Spiral Rough 的 2D 运动轨迹
图 4 将轨迹切换回 1D 图形,我们可以看到整个过程耗时 3.2 秒,光能量从 0V 到 1.1V, 非 常的快捷高效的完成了初始光搜索,为后面的峰值搜索打下了坚实基础。
图4 Spiral Rough的1D运动轨迹
2. Fast Align 找峰值光,程序如下:
从图 5 所示CONTROL ENGINEERING China版权所有,Fast Align 算法开启后 X Y Z 三个轴同时按程序设定运动第一步,在初始搜 索的基础上,随后每一步的运动都会与前一步进行能量比较,确保搜光系统往山峰的方向高效搜 索,光从初始能量的 0.26 V 搜到 1.1V ,整个峰值搜索过程大约 5 秒左右完成。
图 5 Fast Align 的 1D 运动轨迹
用户完成峰值搜光算法后好可以调用 Aerotech 的其它算法在小范围内进行再多一次的扫描,检验是否搜索结果为峰值。